机械搅拌澄清池设计说明书.docx

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机械搅拌澄清池设计说明书

1设计任务

1.1设计题目

机械加速搅拌澄活池工艺设计

1.2设计要求

设计规模为1600n3/h,水厂自用水量为5%,

净产水能力为1600n3/d>1.05=1680m3/d=0.4667m3/s

1.3设计内容

完成机械加速搅拌澄活池工艺设计说明书一份，手绘1号图纸一张

2设计说明

2.1机械搅拌澄清池的工作原理

机械搅拌澄活池是利用转动的叶轮使泥渣在池内循环流动，完成接触絮凝和

澄活的过程。

该型澄活池由第一絮凝室、第二絮凝室和分离室组成。

在第一和第二絮凝室内，原水中胶体和回流泥渣进行接触絮凝，结成大的絮体后，在分离室中分离。

活水向上集水槽排出。

下沉的泥渣一部分进入泥渣浓缩室经排泥管排除，另一部

分沿回流缝在进入第一絮凝室进行絮凝。

2.2机械搅拌澄清池的工作特点

机械搅拌（原称机械加速）澄活池届泥渣循环型澄活池，其特点是利用机械搅拌的提升作用来完成泥渣回流和接触反应。

加药混合后的原水进水进入第一反应室，与几倍丁原水的循环泥渣在叶片的搅动下进行接触反应。

然后经叶轮提升至第一反应室继续反应，以结成较大的絮粒。

再通过导流室进入分离室进行沉淀分离。

这种水池不仅适用丁一般的澄活也适用丁石灰软化的澄活。

2.3机械搅拌澄清池设计要点及数据

（1）二反应室计算流量（考虑回流因素在内）一般为出水量的3~5倍；

⑵活水区上升流速一般采用0.8~1.1mm/s，当处理低温低浊水时可采用0.7~0.9mm/s;

（3）水在池中的总停留时间为1.2~1.5h,第一絮凝室和第二絮凝室的停留时间一般控制在20~30min,第二反应室按计算流量计的停留时间为0.5~1min

（4）为使进水分配均匀，可采用三角配水槽缝隙或孔口出流以及穿孔管配水等；为防止堵塞，也可采用底部进水方式。

（5）加药点一般设丁池外，在池外完成快速混合。

一反应室可设辅助加药管以备

投加助凝剂。

软化时应将石灰投加在以反应室内，以防止堵塞进水管道。

（6）第二反应室内应设导流板，其宽度一般为直径的0.1左右

（7）活水区高度为1.5~2.0m；

（8）底部锥体坡角一般在450左右，当设有刮泥装置时也可做成平■底

（9）方式可选用淹没孔集水槽或三角堰集水槽，过孔流速为0.6m/s左右。

池径较

小时，采用环形集水槽；池径较大时，采用辐射集水槽及环形集水槽。

集水槽中流速为0.4~0.6m/s，出水管流速为1.0m/s左右。

考虑水池超负荷运行和留有加装斜板（管）的可能，集水槽和进水管的校核流量宜适当增大。

（10）进水悬浮物含量经常小丁1000mg/L,且池径小丁24m时可用采污泥浓缩斗排泥和底部排泥相结合的形式，一般设置1~3个排泥斗，泥斗容积一般为池容各的1%~4%小型水池也可只用底部排泥。

进水悬浮物含量超过1000mg/L或池径24m时应设机械排泥装置。

（11）污泥斗和底部排泥宜用自动定时的电磁排泥阀、电磁虹吸排泥装置或橡皮斗

阀，也可使用手动快开阀人工排泥。

（12）在进水管、第一反应室、第二反应室、分离区、出水槽等处，可视具体要求设取样管。

（13）机械搅拌澄活池的搅拌机由驱动装置、提升叶轮、搅拌浆叶和调流装置组成。

驱动装置一般采用无极变速电动机，以便根据水质和水量变化调整回流比和搅拌强度；提升叶轮用以将一反应室水体提升至二反应室，并形成澄活区泥渣回流至

一反应室；搅拌桨叶用以搅动一反应室水体，促使颗粒接触絮凝；调流装置用作调节回流量。

有关搅拌机的具体设计计算见给水排水设计手册第九册《专用机械》。

（14）搅拌浆叶外径一般为叶轮直径的0.8~0.9，高度为一反应室高度的1/3~1/2,宽度为高度的1/3。

某些水厂的实践运行经验表明，加长叶片长度、加宽叶片，使叶片总面积增大，搅拌强度增大，有助丁改进澄活池处理效果，减少池底积泥。

3设计计算

池体计算尺寸示意图

3.1二反应室_3

Q=1680/3600=0.4667m/s

第二反应室计算流量Q‘=5Q=50.4667=2.3335m3/s2

设第二反应室内导流板截面积A为0.035m,ui为0.04m/s

_'-___

Q2.33352

—==58.3m2

u10.04

Di

458.30.035

=8.6m

3.14

取第二反应室直径D=9.0m,反应室壁厚S1=0.25m

第二反应室外径D'=D1+2S1=9.0+2>0.25=9.5m

取第二反应室内停留时间11=60s（t1=30~60s）

HQt2.333560

H=3.0m

Hi切5832.4m考虑布置结构，选用

3.2导流室

导流室中导流板截面积A2=A=0.035m2

导流室面积①2=3i=58.3m2

!

4二D'2'4-9.52

D2=J+切2+A21=J—I+58.3+0.035|=12.8m

V兀I4J4；

取导流室外径为13m导流室壁厚为a2=0.im

导流室外径D'=D2+2a2=13+2>0.1=13.2m

第二反应室出水窗高度H2=W_2—-=1.75m，因H2需满足R=1.5~2.0m,

因此符合要求

导流室出口流速U6=0.04m/s

堂=2.3335

出口面积&%0.04

58.3m2

则出口截面宽

H3

2A3

258.3

=1.65m

D2D1'3.14139.5

出口垂直高度H3

=\；H3=2.3m

3.3分离室

取分离室上升流速U2为0.0011m/s

Q

分离室面积3=

U2

0.4667,〜2

=424m

0.0011

£=424^322=56而

44

-44560°C

D=J了=寸一-=26m，半径为R=13m

3.4池深计算

图B-35

池深计算符号示意

池深计算示意图见图3-35，取在池中停留时间T=1.5h有效容积V'=3600QT=36000.46671.5=2520m3

考虑增加4%勺结构容积则池计算总容积

V=V'（1+0.04）=2520刈.04=2621nB

取池超高H）=0.3m

3.14262

4

1.2=636m2

设池直壁高H^=1.2m

-D2

池直壁部分容积理r%

W+姑V-W=2621-636=1985n3

取池圆台高度Hs=4.8m,池圆台斜边倾角为45o

则底部直径为Dr=D-2H=26-4.8>2=16.4m

本池池体采用球壳式结构，取球冠高H=1.05m

圆台容积

观=^^[]2〕+D国+'业〕l=^48（132+13x8.2+8.22）=1706m3

3"J22I2J」3

球冠半径R求冠

Dt24H；

8H6

16.4241.052

81.05

32.5m

…..2—

球冠体积W3=^HqR求冠

H6）=JI

3J

2（1.05）3

E.0532.5=111m

I3）

池实际有效体积

V=W+W+W=636+1985+111=2732m

2627m3

1.04

实际总停留时间

T=2627L5=2.3h

1732.5

池总高H=H0H4H5H6=0.301.24.81.05=7.35m

3.5配水三角槽

进水流量增加10%勺排泥耗水量，设槽内流速

u3=0.5m/s

三角槽直角边长

1.10Q

1.100.46671.0m

0.5

三角配水槽采用孔口出流，孔口流速同U3

1.10Q

出水孔总面积=一U3

1.100.4667

0.5

=1.0m2

采用孔径d=0.1m每孔面积为0.007854m2

出水孔数=

1.0

0.007854

=127个

为施工方便采用沿三角槽每4o设置一孔共127孔

孔口实际流速u3=

3.6第一反应室

二反应室板厚；3=

1.1。

4667Em/s

0.12127

0.15m

第一反应室上端直径D=D‘+2B+23=9+2X1+2>0.3=11.3m

第一反应室高H7=H4十H5-％一H1=1.2+4.8—0.15—2.5=3.35m,

取3.65m。

伞形板延长线与池壁交点直径

D4

16.411.3

2

3.35=17.2m

取U4=0.15m/s,泥渣回流量：

Q'-4Q

回流缝宽度B2

4Q

40.4667

=0.2m

二D4U4

3.1417.20.15

设裙板厚七=0.04m伞形板下端圆柱直径

D5=D「2、.2b24=17.2-2\20.20.04=16.6m

按等腰三角形计算：

伞形板下檐圆柱体高度H8=D4-D5=17.2-16.6=0.6m

伞形板离池底高度H10=D^=16.6216.4=0.1m

伞形板锥部高度H9=H7-H8-H10=3.35-0.6-0.1=2.65m3.7容积计算

第一反应室容积

-H^ooD2-Hoo

D）

3.142.65“22、3.1416.63.140.1

=（11.忘11.316.616.6）0.6（16.616.6

12412

16.416.4111=67淋

第二反应室加导流室容积

V2——D^H"D，D1'2H1B1

241142111

3.14。

3.14oo。

——922.50—132-9.522.50-1.0=221m3

44

3分离室容积：

V=V—（V1+V2）=2520-672-221=1627m

则实际各室容积比二反应室：

一反应室：

分离室=1:

3.0:

7.4池各室停留时间

22160

第二反应室=7.9min1680

第一反应室=7.9>3..0=23.7min

分离室=7.9X7.4=58.4min

其中第一反应室和第二反应室停留时间之和为31.6min3.8进水系统

进水管选用d=600mmv6=0.80m/s

出水管选用d=600mm

3.9集水系统

本池因池径较大，采用辐射式给水槽和环形集水槽集水。

设计时辐射槽、环形槽、总出水槽之间按水面连接考虑，见图

8-36耦射槽计算示意

1一辐射集水槽，2一环形集水槽⑶--港没出流N一自由出流根据要求本池考虑加装斜管（板）可能，所以对集水系统除按设计水量计算外,

还以2Q进行校核，决定槽断面尺寸。

（1）辐射集水槽（全池共设12根）

Q0.4667q12

0.039m3/s

设辐射槽宽b1

槽底坡降il=

12

=0.25m

0.1m

槽内终点水深h2=

q辐

槽内水流流速为

V51=0.4m/s,

0.039

=0.39m

V51b!

0.40.25

槽内起点水深h1

'2hk3

h2

2

（il、

+h2-

--il

3

3

gb2

2

aq辐

2

10.0392

9.80.252

0.135m

20.13530.1

（0.39-）

0.393

0.1=0.3m

按2q辐校核，取糟内水流流速

V51

0.6m/s

h2

20.039

=0.52m

0.60.25

'10.0782

3=0.21m

9.80.252

hi

20.213

0.52球专）2

2…

-0.1=0.46m

3

图8-37槽高计算示意

设计取水槽内起点水深为0.30m，槽内终点水深为0.40m,孔口出流孔口前水

位0.05m，孔口出流跌落0.07m，槽超高0.2m。

槽起点断面高为0.30+0.07+0.05+0.2=0.62m

槽终点断面高为0.40+0.07+0.05+0.2=0.72m

（2）环形集水槽

=0.23m3/s

Q0.4667q环=二=22

v52=0.6m/s

槽宽b2^J0.5m,考虑施工方便槽底取为平底则il=0槽内终点水深h4=—0^=0.77m

40.60.5

aQ2110.232

儿=》=30.28m

kgb2-9.810.52

=0.806m

0.8m/s

槽内起点水深贝=/2'0.28+0.772\0.77

流量增加一倍时，设槽内流速v52'=

hs

20.4463

1.172

1.23m

1.17

设计取用环槽内水深为0.85m,槽断面高为0.85+0.07+0.05+0.3=1.27m

（3）总出水槽

设计流量Q=0.4667m3/s,槽宽b=0.7m,总出水槽按矩形渠道计算,槽内水流流速V53=0.8m/s,槽底坡降il=0.20m,槽长为6.6m。

0.4667=0.83m

―〜

不曰内〜、、、水沫6v53b,0.80.7

Q0.46672

n=0.013,A==—0.58m2

0.4667

20.830.7

=0.247

V530.8

y=2.5、n-0.13-0.75希心-0.10）

=2.5J0.013-0.13-0.75了0.217（\0.013-0.10）=0.1501

11

C=1Ry=0.2470.1507=62.35

n0.013

RC2

槽内起点水深

0.82

0.24762.352

=0.000667

h5=底-0.20.0006676.6=0.83-0.20.0006676.6=0.63m

流量增加一倍时总出水槽内流量Q=0.9334m3/s,槽宽b=0.7m,

取槽内流速v‘53为0.9m/s

'0.9334

槽内终点水深h6=2CC

0.70.9

=1.48m

n=0.013

AQ0.93342

A1.0m

V530.9

1.0

R=:

=0.27

21.480.7

y=2.5、、0.013-0.13-0.75、0.260（、、0.013-0.10）=0.1497

C=^^0.27°.1497=63.23

0.013

0.92

i=:

——-2=0.00075

0.2763.232

.一――

槽内起点水深h5=1.48-0.20.000756.6=1.28m

设计取用槽内起点水深为1.3m

设计取用槽内终点水深为1.5m

槽超高定为0.3m

按设计流量计算得从辐射槽起点至总出水槽终点的水面坡降为

h=（nilF）hF）il

=（0.30.1-0.39）（0.806-0.77）0.0006676.6=0.05m

设计流量增加一倍时从辐射槽起点至总出水槽终点的水面坡降为

h=（0.460.1-0.52）（1.23T.17）（1.280.2T.48）=0.1m

辐射集水槽采用空口出流，取孔口前水位高为0.05m，流量系数P取为0.62

0.039

每侧孔口数目

2f

-d2

20.0635

「0.0252

=64.7个

r5--c2

孑L口面积f=—=ccQ,=0.0635m

1,2gh0.6229.810.05

在辐射集水槽双侧及环形集水槽外侧预埋Dg25塑料管作为集水孔，如安装斜板

（管）时，可将塑料管剔除，则集水孔径改为D=32mim

安装斜板（管）后流量为2q辐，则孔口面积增加一倍为0.127m2

每侧孔口数目

n?

L=

20.127

「0.0322

=78.99个

设计采用每侧孔口数为79（包括环形吉水槽1/2长度单孔数目）

3.10排泥及排水计算

（1）污泥浓缩室：

总容积根据经验按池总容积的1%考虑。

V4=0.01V'=25200.01=25.2m3

V425.20…3

分设三斗，每斗力=三=二一=8.4m

33

设污泥斗上底面积：

222

S上=2.82.38-2.8h斗=2.82.38—2.80.12=6.89m

3

式中h斗=R

3

=8.55-，8.552-1.42=0.12m

-

下底面积S下=0.50.5=0.25m

污泥斗容积V斗

2（6.890.25X6.890.25）=5.64m3

三斗容积V4=5.64*3=16.92m3

16.92

污泥斗总容积为池容积的-m=0.67%

2520

（2）排泥周期：

本池在重力排泥时进水悬浮物含量S1一股壬1000mg/l,出水悬

3浮物含量S4一般＜10mg/l。

污泥含水率p=98%浓缩污泥谷重z=1.02t/m

十104V4（100-p）1000016.92（100-98）1.0217932.67.

T0===min

（Si-S4）Q60（S^-S4）0.3208（S-S4）

S1-S4

90

190

290

390

490

590

690

790

890

990

To

199.3

94.4

61.8

46.0

36.6

30.4

26.0

22.7

20.1

18.1

（2）排泥历时：

设污泥斗排泥管直径dg100，其断面积

-0.122

01==0.00785m2

014

电磁排泥阀适用水压h土4m

取，=0.03,管长l=5m

局部阻力系数：

进口=10.5=0.5,丁字管=10.1=0.1

出口£=仆1=1,45。

弯头，=仆0.4=0.4

闸阀匚=0.15+4.3=4.45（闸阀、截止阀各一个）

'=6.45

排泥流量

2

功一0.1J2gh=0.33

4

0.123

、29.814=0.0229m3/s

4

排泥历时t0

5.64=246.29s0.0229

放空时间计算：

设池底中心排空管直径dg250mm

02

「0.252

4

0.04909m2

12100

、.,图8-40放空管计算示意

本池开始放空时水头为池E行水位至池底管中心局程H2,

H2‘=H4H5H60.7/2=1.24.8+1.05+0.35=7.4m取=0.03,管长l=15m

局部阻力系数：

进口1=10.5=0.5，出口2=11=1,

闸阀J=0.2乂2=0.4,丁字管匕=1乂0.1=0.1

寸=2.0

=0.46

瞬时排水量

q=、*02、•.,2gH2

0.0315

1，2.0

0.25

=0.460.04909、29.817.4=0.27m3/s

放空时间：

11

t=t1t2=2K1（H22-H1'2）

-14-I4-Io

2K2（DTH12—DTH12ctg—H/ctg2：

）

35

D2

232

式中K1」d2；2g0.460.25\29.814154

=7.85

0.460.252、29.81

ctgw=1,Dt=16.4,H2'=7.4,Hi'=6.2

111

t=24156.14（7.42-6.2习27.85（16.426.2,

434-

16.46.226.22）=17018.4s=4.73h

35